Влияние температуры на работу тензодатчика (автомобильные весы)

Влияние температуры на работу тензодатчика (автомобильные весы)

Стремление обеспечить постоянную работу весов с заданной степенью точности измерений объясняется тем, что любое неточное взвешивание оборачивается ощутимыми материальными потерями для компании. При отсутствии точной информации о значениях объёмов перемещаемого сырья весьма сложно различать степень загрузки производства. Достигнутая высокая производительность быстро сводится к нулю, если неисправности весового оборудования или неточное взвешивание приведут к задержкам отгрузки продукции.

Тензодатчики работают за счет тензоэффекта — изменения сопротивления полупроводников при их деформации. При растяжении сопротивление повышается за счет удлинения резисторов и уменьшения поперечного сечения. Сжатие наоборот — уменьшает этот показатель. Разница сопротивлений улавливается вольтметром, после чего преобразуется в электрический сигнал, который перерабатывается в удобный для восприятия формат.

С изобретением тензометрических датчиков, была открыта новая эпоха в истории точности весоизмерительного оборудования. Но не обошлось и без недостатков, одним из которых является прямая зависимость от влияния окружающей среды, а в частности самое большое влияние оказывает температура и влажность воздуха.

Рассмотрим изменение температуры и ее влияния на тензометрический датчик

Зачастую при изменениях температуры окружающей среды, возникают проблемы в стабильности работы датчиков, что влияет на конечные показания взвешивания. Это обусловлено несколькими факторами:

1. Влияние ТКС (температурный коэффициент сопротивления) резистора на его сопротивление.
2. Паразитный тензорезистивный эффект за счет разницы температурного расширения между подложкой и материалом резистора.

При повышении температуры окружающий среды, происходит снижение чувствительности тензодатчика за счет снижения прочностных качеств оборудования и размягчения клея в деталях, что приводит к увеличению погрешности в измерениях.

Понижение температуры окружающей среды, происходит изменение диапазона растяжения и сжатия материала, что приводит к увеличению погрешности в измерениях.

Рабочий диапазон температур для различных видов клея используемых в тензометрических датчиках :

1. Цианоакрилат используется при температурах от -30 до +800С. Существуют марки с более широким диапазоном -196...+1200С. Погрешность не более 6%.
2. Полиэфир. От -30 до +1800С.
3. Фенол. Применяется при температурах -296...+2000С. Погрешность 3-10%.
4. Эпоксидная смола. Зависит от марки, разброс составляет -296...+2000С. Погрешность примерно такая же, как у формальдегидных составов.

Большое значение имеет основа, на которую нанесен полупроводник. У фольговых резисторов ТКС может составлять всего ±0,05 ppm/C в диапазоне от 0 до +600С. Это один из самых стабильных видов датчиков.
Самый большой ТКС наблюдается у датчиков на основе углеродной проводящей пленки. Он может достигать 500 ppm/С и погрешность будет не менее 5%, а то и все 10%. Поэтому такие тензодатчики не используются там, где нужна высокая точность измерений.

Защита тензодатчиков от действия окружающей среды

В настоящее время существует несколько способов температурной компенсации:

• Легирование полупроводников;
• Использование константановой проволоки;
• Соединение двух полупроводников с р и n-проводимостью;
• Применение термочехлов для защиты от низких и высоких температур.
• Тензометрические датчики имеет несколько видов исполнения, высокотемпературные и низкотемпературные.

Такое оборудование предназначено для работы в экстремальных условиях окружающей среды. При их изготовлении используются специальные материалы, такие как нихром и дополнительно наносится защитные покрытия, такие как термочехол с подогревом, термостойкая обмазка из стекла и алюминия, специальный цемент, эмали.

Но полностью изолировать оборудования от влияния окружающей среды не представляется возможным, особенно если брать работу в экстремальных условиях. Наибольшая точность достигается в стабильных условиях и с применением защитных устройств и покрытий.